目前很多便携式电子设备都留有USB接口,大部分是用来充电使用,也有部分是充电及数据传输使用,常见的是USB2.0接口,介于目前MEC形式要求越来越高,对USB设计也也相应的要求,比较USB接口直接会影响设备MEC性能,USB2.0采用高速差分信号方式传输的,信号上升沿速度快,通常以纳秒为单位,我们知道上升沿越陡,对外的辐射就越大,所以在保证信号完整的情况下减少对外的辐射很重要,此时我们需要在差分信号上进行共模抑制,这就是MEC设计对策;
USB实物图
USB接口设计图
一, 差分线上串共模电感,阻抗差不多几十欧姆,共模电感由两根导线同方向绕在铁芯材料上,当共模电流通过时,共模电感会通过磁通量叠加产生高阻抗,当差模电流通过时,共模电感通过磁通量相互抵消产生小阻抗,这样对共模噪声产生很好哦的抑制效果,同时共模电感的差模阻抗比较小,所以对信号的不会有大 的影响;
二, 由于USB具有热插拔性,所以不可避免人为因素引入静电而导致芯片损坏,比如,死机,USB芯片损坏等,所以要在USB接口上加防ESD器件,电源及信号线上分别加TVS管进行防护,TVS管选择注意启动电压及结电容,结电容要尽量小于10PF,太大会导致信号变形,容易通讯出错;
三, 电源上串磁珠,并对地加电容,形成滤波器,滤波器参数要能对100M-600MHZ的噪声产生很好的抑制效果;接口地与电路地之间串磁珠,减少地之间的噪声传播;
四, USB接口布线要考虑几个原则
USB接口布局走线
3.1 差分线要遵循等长平行,否则易导致信号混乱,对外辐射大;
3.2 差分线之间的间距要小于10mm,b并远离其他信号线;
3.3 差分线进来布在同一层,因为不同层之间的阻抗不一样,会降低差模效果,引入许多噪声;
3.4 差分信号线之间的耦合会影响信号线的阻抗,所以在差分终端尽量要进行阻抗匹配;
3.6 差分线尽量不要使用过孔;
3.7 走线避免使用90度转弯,可以用圆弧代替;
3.8 TVS管的接地端要要接入接口地,并放置在端口位置;
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接口
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